第4部分第8节解三角形及其应用（基础摸查+基础夯实+优化提升）学案-2025届高三数学一轮复习

第4部分第8节《解三角形及其应用》-2025届高考一轮复习-基础摸查+基础夯实+优化提升 基础摸查 【习题导入】 1.如图所示，为测量某树的高度，在地面上选取A，B两点，从A，B两点分别测得树尖的仰角为30°，45°，且A，B两点之间的距离为60 m，则树的高度为(　　) A．(30＋30)m B．(15＋30)m C．(30＋15)m D．(15＋15)m 2．两座灯塔A和B与海岸观察站C的距离相等，灯塔A在观察站北偏东40°，灯塔B在观察站南偏东60°，则灯塔A在灯塔B的(　　) A．北偏东10° B．北偏西10° C．南偏东10° D．南偏西10° 3．在某次海军演习中，已知甲驱逐舰在航母的南偏东15°方向且与航母的距离为12海里，乙护卫舰在甲驱逐舰的正西方向，若测得乙护卫舰在航母的南偏西45°方向，则甲驱逐舰与乙护卫舰的距离为________海里． 【知识归纳】 测量中的几个有关术语 术语名称 术语意义 图形表示 仰角与俯角 在目标视线与水平视线(两者在同一铅垂平面内)所成的角中，目标视线在水平视线上方的叫做仰角，目标视线在水平视线下方的叫做俯角 方位角 从某点的指北方向线起按顺时针方向到目标方向线之间的夹角叫做方位角．方位角θ的范围是0°≤θ<360° 方向角 正北或正南方向线与目标方向线所成的锐角，通常表达为北(南)偏东(西)α 例：(1)北偏东α： (2)南偏西α： 坡角与坡比 坡面与水平面所成的锐二面角叫坡角(θ为坡角)；坡面的垂直高度与水平长度之比叫坡比(坡度)，即i＝＝tan θ 【题型展示】 题型一　解三角形的应用举例 命题点1　测量距离问题 例1　(1)为加快推进“5G＋光网”双千兆城市建设，如图，在某市地面有四个5G基站A，B，C，D.已知基站C，D建在某江的南岸，距离为10 km；基站A，B在江的北岸，测得∠ACB＝75°，∠ACD＝120°，∠ADC＝30°，∠ADB＝45°，则基站A，B的距离为(　　) A．10 km B．30(－1)km C．30(－1)km D．10 km (2)一个骑行爱好者从A地出发，向西骑行了2 km到达B地，然后再由B地向北偏西60°骑行2 km到达C地，再从C地向南偏西30°骑行了5 km到达D地，则A地到D地的直线距离是(　　) A．8 km B．3 km C．3 km D．5 km 命题点2　测量高度问题 例2　(1)大型城雕“商”字坐落在商丘市睢阳区神火大道与南京路交汇处，“商”字城雕有着厚重悠久的历史和文化，它时刻撬动着人们认识商丘、走进商丘的欲望．吴斌同学在今年国庆期间到商丘去旅游，经过“商”字城雕时，他想利用解三角形的知识测量一下该雕塑的高度(即图中线段AB的长度)．他在该雕塑塔的正东C处沿着南偏西60°的方向前进7米后到达D处(A，C，D三点在同一个水平面内)，测得图中线段AB在东北方向，且测得点B的仰角为71.565°，则该雕塑的高度大约是(参考数据：tan 71.565°≈3)(　　) A．19米 B．20米 C．21米 D．22米 (2)如图甲，首钢滑雪大跳台是冬奥历史上第一座与工业遗产再利用直接结合的竞赛场馆，大跳台的设计中融入了世界文化遗产敦煌壁画中“飞天”的元素．如图乙，某研究性学习小组为了估算赛道造型最高点A距离地面的高度AB(AB与地面垂直)，在赛道一侧找到一座建筑物CD，测得CD的高度为h，并从C点测得A点的仰角为30°；在赛道与建筑物CD之间的地面上的点E处测得A点，C点的仰角分别为75°和30°(其中B，E，D三点共线)．该学习小组利用这些数据估算得AB约为60米，则CD的高h约为(　　) (参考数据：≈1.41，≈1.73，≈2.45) A．11米 B．20.8米 C．25.4米 D．31.8米 命题点3　测量角度问题 例3　(1)《后汉书·张衡传》：“阳嘉元年，复造候风地动仪．以精铜铸成，员径八尺，合盖隆起，形似酒尊，饰以篆文山龟鸟兽之形．中有都柱，傍行八道，施关发机．外有八龙，首衔铜丸，下有蟾蜍，张口承之．其牙机巧制，皆隐在尊中，覆盖周密无际．如有地动，尊则振龙，机发吐丸，而蟾蜍衔之．振声激扬，伺者因此觉知．虽一龙发机，而七首不动，寻其方面，乃知震之所在．验之以事，合契若神．”如图为张衡地动仪的结构图，现要在相距200 km的A，B两地各放置一个地动仪，B在A的东偏北60°方向，若A地地动仪正东方向的铜丸落下，B地东南方向的铜丸落下，则地震的位置在A地正东________km. (2)图1是南北方向水平放置的圭表(一种度量日影长的天文仪器，由“圭”和“表”两个部件组成)的示意图，其中表高为h，日影长为l.图2是地球轴截面的示意图，虚线表示点A处的水平面．已知某测绘兴趣小组在冬至日正午时刻(太阳直射点的纬度为南纬23°26′)，在某地利用一表高为2 dm的圭表按图1方式放置后，测得日影长为2.98 dm，则该地的纬度约为北纬(参考数据：tan 34°≈0.67，tan 56°≈1.48)(　　) A．23°26′ B．32°34′ C．34° D．56° 跟踪训练1　(1)(多选)某货轮在A处测得灯塔B在北偏东75°，距离为12 n mile，测得灯塔C在北偏西30°，距离为8 n mile.货轮由A处向正北航行到D处时，测得灯塔B在南偏东60°，则下列说法正确的是(　　) A．A处与D处之间的距离是24 n mile B．灯塔C与D处之间的距离是16 n mile C．灯塔C在D处的西偏南60° D．D在灯塔B的北偏西30° (2)如图所示，工程师为了了解深水港码头海域海底的构造，在海平面内一条直线上的A，B，C三点进行测量．已知AB＝60 m，BC＝120 m，于A处测得水深AD＝120 m，于B处测得水深BE＝200 m，于C处测得水深CF＝150 m，则cos∠DEF＝________. (3)落霞与孤鹜齐飞，秋水共长天一色，滕王阁，江南三大名楼之一，因初唐诗人王勃所作《滕王阁序》而名传千古，如图所示，在滕王阁旁的水平地面上共线的三点A，B，C处测得其顶点P的仰角分别为30°，60°，45°，且AB＝BC＝75米，则滕王阁的高度OP＝________米． 题型二　解三角形中的最值和范围问题 例4　在△ABC中，内角A，B，C所对的边分别为a，b，c，已知(a2＋c2－b2)＝－2absin C. (1)求角B； (2)若D为AC的中点，且BD＝2，求△ABC面积的最大值． 跟踪训练2　在①bcos()＝ccos B；②2S△ABC＝·，这两个条件中任选一个，补充在下面的问题中，并进行解答． 问题：在△ABC中，内角A，B，C的对边分别为a，b，c，且________． (1)求角B； (2)在△ABC中，b＝2，求△ABC周长的最大值． 基础夯实 1．一艘游船从海岛A出发，沿南偏东20°的方向航行8海里后到达海岛B，然后再从海岛B出发，沿北偏东40°的方向航行16海里后到达海岛C，若游船从海岛A出发沿直线到达海岛C，则航行的路程为(　　) A．12海里 B．8海里 C．8海里 D．8海里 2.如图，在200 m高的山顶上，测得山下一塔顶与塔底的俯角分别是30°，60°，则塔高为(　　) A. m 　　 B. m C. m 　　 D. m 3.如图，设A，B两点在河的两岸，在A所在河岸边选一定点C，测量AC的距离为50 m，∠ACB＝30°，∠CAB＝105°，则可以计算A，B两点间的距离是(　　) A.25 m B.50 m C.25 m D.50 m 4.如图，两座相距60 m的建筑物AB，CD的高度分别为20 m，50 m，BD为水平面，则从建筑物AB的顶端A看建筑物CD的张角∠CAD等于(　　) A.30° B.45° C.60° D.75° 5．已知锐角△ABC的内角A，B，C的对边分别为a，b，c.且b＝2asin B, 则cos B＋sin C的取值范围为(　　) A．(0，] B．(1，] C.() D.() 6.在相距2 km的A，B两点处测量目标点C，若∠CAB＝75°，∠CBA＝60°，则A，C两点之间的距离为(　　) A. km B. km C. km D.2 km 7．如图，航空测量的飞机航线和山顶在同一铅直平面内，已知飞机飞行的海拔高度为10 000m，速度为50 m/s.某一时刻飞机看山顶的俯角为15°，经过420 s后看山顶的俯角为45°，则山顶的海拔高度大约为(≈1.4，≈1.7)(　　) A．7 350 m B．2 650 m C．3 650 m D．4 650 m 8．我国无人机技术处于世界领先水平，并广泛用于抢险救灾、视频拍摄、环保监测等领域．如图，有一个从地面A处垂直上升的无人机P，对地面B，C两受灾点的视角为∠BPC，且tan∠BPC＝.已知地面上三处受灾点B，C，D共线，且∠ADB＝90°，BC＝CD＝DA＝1 km，则无人机P到地面受灾点D处的遥测距离PD的长度是(　　) A. km B．2 km C. km D．4 km 9．在△ABC中，内角A，B，C的对边分别为a，b，c，且sin B＋sin C＝2sin A，则A的最大值为(　　) A. B. C. D. 10.圣·索菲亚教堂坐落于中国黑龙江省，是一座始建于1907年拜占庭风格的东正教教堂，距今已有114年的历史，为哈尔滨的标志性建筑.1996年经国务院批准，被列为第四批全国重点文物保护单位，是每一位到哈尔滨旅游的游客拍照打卡的必到景点，其中央主体建筑集球，圆柱，棱柱于一体，极具对称之美，可以让游客从任何角度都能领略它的美，小明同学为了估算索菲亚教堂的高度，在索菲亚教堂的正东方向找到一座建筑物AB，高为(15－15)m，在它们之间的地面上的点M(B，M，D三点共线)处测得楼顶A，教堂顶C的仰角分别是15°和60°，在楼顶A处测得塔顶C的仰角为30°，则小明估算索菲亚教堂的高度为(　　) A.20 m B.30 m C.20 m D.30 m 11.(多选)如图，△ABC的三个内角A，B，C对应的三条边长分别是a，b，c，∠ABC为钝角，BD⊥BA，cos 2∠ABC＝－，c＝2，b＝，则下列结论正确的有(　　) A.sin A＝ B.BD＝2 C.5＝3 D.△CBD的面积为 12．(多选)设△ABC的内角A，B，C所对的边分别为a，b，c，(acos C＋ccos A)＝2bsin B，且∠CAB＝，若点D是△ABC外一点，DC＝1，DA＝3，则下列结论正确的是(　　) A．△ABC的内角B＝ B．△ABC的内角C＝ C．△ACD的面积为 D．四边形ABCD面积的最大值为＋3 13．2022年4月16日，搭载着3名航天员的神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆于东风着陆场，标志着神舟十三号返回任务取得圆满成功．假设返回舱D垂直下落于点C，某时刻地面上点A，B观测点观测到点D的仰角分别为45°，75°，若A，B间距离为10千米(其中向量与同向)，试估算该时刻返回舱距离地面的距离CD约为________千米(结果保留整数，参考数据：≈1.732)． 14．在△ABC中，a，b，c分别为三个内角A，B，C的对边，ccos B＋(2a＋b)cos C＝0，若△ABC的外接圆面积为π，则△ABC周长的最大值是________． 15.在锐角三角形ABC中，角A，B，C的对边分别为a，b，c若a＝2，tan A＝，则的取值范围是________. 16.在△ABC中，∠B＝60°，AB＝2，M是BC的中点，AM＝2， 则AC＝________；cos ∠MAC＝________. 17.如图是某商业小区的平面设计图，初步设计该小区边界轮廓是半径为200米，圆心角为120°的扇形AOB.O为南门位置，C为东门位置，小区里有一条平行于AO的小路CD，若OD＝米，则圆弧AC的长为________米. 18.在①∠ADC＝，②S△ABC＝2这两个条件中任选一个，补充在下面的问题中.如图，在平面四边形ABCD中，∠ABC＝，∠BAC＝∠DAC，________，CD＝2AB＝4，求AC. 注：如果选择两个条件分别解答，按第一个解答计分. 19.已知函数f(x)＝2cos2－cos()－1. (1)求函数f(x)的最小正周期； (2)在△ABC中，角A，B，C所对的边分别为a，b，c，若f(A)＝2，b＝2，△ABC的面积为3，求△ABC外接圆的面积. 20．在①＋＋1＝；②(a＋2b)cos C＋ccos A＝0；③asin ＝csin A，这三个条件中任选一个，补充在下面的横线上，并解答下列问题．在△ABC中，角A，B，C所对的边分别为a，b，c，且________． (1)求角C的大小； (2)若c＝4，求AB的中线CD长度的最小值． 21．已知在锐角△ABC中，a，b，c分别为内角A，B，C的对边，若sin Asin Bsin C＝(sin2A＋sin2B－sin2C)． (1)求sin C； (2)若c＝，求△ABC周长的取值范围． 优化提升 22．数学必修第二册介绍了海伦－秦九韶公式：我国南宋时期著名的数学家秦九韶在其著作《数书九章》中，提出了已知三角形三边长求三角形的面积的公式，与著名的海伦公式完全等价，由此可以看出我国古代已具有很高的数学水平，其求法是：“以小斜幂并大斜幂减中斜幂，余半之，自乘于上．以小斜幂乘大斜幂减上，余四约之，为实．一为从隅，开平方得积．”若把以上这段文字写成公式，即S＝，其中a，b，c分别为△ABC内角A，B，C的对边．若＝，b＝2，则△ABC面积S的最大值为(　　) A. B. C．2 D. 23．在平面内，四边形ABCD的∠ABC与∠ADC互补，DC＝1，BC＝，∠DAC＝30°，则四边形ABCD面积的最大值等于(　　) A. B.＋1 C.＋1 D．2 24.魏晋时期刘徽撰写的《海岛算经》是关于测量的数学著作，其中第一题是测量海岛的高.如图，点E，H，G在水平线AC上，DE和FG是两个垂直于水平面且等高的测量标杆的高度，称为“表高”，EG称为“表距”，GC和EH都称为“表目距”，GC与EH的差称为“表目距的差”，则海岛的高AB＝(　　) A.＋表高 B.－表高 C.＋表距 D.－表距 25．(多选)一艘轮船航行到A处时看灯塔B在A的北偏东75°方向，距离12 海里，灯塔C在A的北偏西30°方向，距离为12海里，该轮船由A沿正北方向继续航行到D处时再看灯塔B在其南偏东60°方向，下面结论正确的有(　　) A．AD＝24 B．CD＝12 C．∠CDA＝60°或∠CDA＝120° D．∠CDA＝60° 26．我国地处北半球，房屋的窗户大部分朝南．冬至正午太阳高度最小，在寒冷的冬天，需要温暖的阳光射入；在夏天，夏至正午太阳高度最大，则要避免炙热的阳光射入．这两点正是安装遮阳篷需要考虑的．如图，AB是窗户的高度，BC是遮阳篷的安装高度，CD是遮阳篷的安装长度，设冬至正午时太阳光线与地面的夹角为α，夏至正午时太阳光线与地面的夹角为β，窗户高度AB＝h.为保证冬至正午太阳光刚好全部射入室内，夏至正午太阳光刚好不射入室内，则遮阳篷的安装高度BC＝________. 27．在△ABC中，角A，B，C所对的边分别为a，b，c，若bsin ＝asin B，a＝，则△ABC周长的最大值为________． 28.拿破仑·波拿巴，十九世纪法国伟大的军事家、政治家，对数学很有兴趣，他发现并证明了著名的拿破仑定理：“以任意三角形的三条边为边向外构造三个等边三角形，则这三个三角形的中心恰为另一个等边三角形的顶点”．如图，在△ABC中，∠BAC＝60°，以AB，BC，AC为边向外作三个等边三角形，其中心依次为D，E，F，若DF＝2，则＝________，AB＋AC的最大值为________． 29.如图，某湖有一半径为100 m的半圆形岸边，现决定在圆心O处设立一个水文监测中心(大小忽略不计)，在其正东方向相距200 m的点A处安装一套监测设备.为了监测数据更加准确，在半圆弧上的点B以及湖中的点C处，再分别安装一套监测设备，且满足AB＝AC，∠BAC＝90°.定义：四边形OACB及其内部区域为“直接监测覆盖区域”；设∠AOB＝θ.则“直接监测覆盖区域”面积的最大值为________m2. 30.如图，已知扇形的圆心角∠AOB＝，半径为4，若点C是上的一动点(不与点A，B重合). (1)若弦BC＝4(－1)，求的长； (2)求四边形OACB面积的最大值. 基础摸查 【习题导入】 1．A　2.B　3.6 【题型展示】 例1 (1)D (2)B 例2 (1)C (2)C 例3 (1)100(＋1)　 (2)B 跟踪训练1 (1)AC (2)－ (3)15 例4 解　(1)∵(a2＋c2－b2) ＝－2absin C， ∴(a2＋c2－b2)＝－2acsin B， 即＝－sin B， 由余弦定理，得cos B＝－sin B， ∵cos B≠0，∴tan B＝－， ∵0<B<π，∴B＝. (2)方法一　∵＝(＋)， ∴2＝2＋·＋2， ∴c2＋accos ＋a2＝4， 即a2＋c2－ac＝16， ∵a2＋c2≥2ac， ∴ac≤16， ∴S△ABC＝acsin ≤×16sin ＝4，当且仅当a＝4，c＝4时取等号， 故△ABC面积的最大值为4. 方法二　在△ABD中，由余弦定理得c2＝22＋2－2×2×bcos∠ADB， 即c2＝4＋b2－2bcos∠ADB，① 在△CBD中，由余弦定理得 a2＝22＋2－2×2×bcos∠CDB， 即a2＝4＋b2－2bcos∠CDB， ∵cos∠CDB＝cos(π－∠ADB) ＝－cos∠ADB， ∴a2＝4＋b2＋2bcos∠ADB，② 由①＋②得a2＋c2＝8＋b2，③ 在△ABC中，由余弦定理得b2＝a2＋c2－2accos ，即b2＝a2＋c2＋ac， 代入③中，整理得a2＋c2－ac＝16， ∵a2＋c2≥2ac， ∴ac≤16， ∴S△ABC＝acsin ≤×16sin ＝4， 当且仅当a＝4，c＝4时取等号， 故△ABC面积的最大值为4. 方法三　如图， 过点C作AB的平行线交BD的延长线于点E， ∵CE∥AB，D为AC的中点， ∴DE＝BD＝2，CE＝AB＝c， ∠BCE＝，BE＝4， 在△BCE中，由余弦定理得 BE2＝BC2＋EC2－2BC·ECcos∠BCE， 即42＝a2＋c2－2accos ， 整理得a2＋c2－ac＝16， ∵a2＋c2≥2ac， ∴ac≤16， ∴S△ABC＝acsin  ≤×16sin ＝4， 当且仅当a＝4，c＝4时取等号， 故△ABC面积的最大值为4. 跟踪训练2 解　(1)选择条件①： 即bsin C＝ccos B， 由正弦定理可得 sin Bsin C＝sin Ccos B， 在△ABC中，B，C∈(0，π)， 所以sin B≠0，sin C≠0， 所以sin B＝cos B，且cos B≠0， 即tan B＝，所以B＝. 选择条件②： 即2×acsin B＝cacos B， 即sin B＝cos B， 在△ABC中，B∈(0，π)， 所以sin B≠0，则cos B≠0， 所以tan B＝， 所以B＝. (2)由(1)知，B＝，b＝2， 由余弦定理知 b2＝a2＋c2－2accos ， 所以12＝a2＋c2－ac＝(a＋c)2－3ac得(a＋c)2－12＝3ac≤32， 所以a＋c≤4，当且仅当a＝c时，等号成立， 所以△ABC周长的最大值为6. 基础夯实 1．D　 2.A 3.A 4.B 5．C　 6.A 7.B 8．B　 9．D 10.D 11.AC 12．ABD 13．14 14．2＋ 15.(2，4) 16.2　 17.50π 18.解　若选择①，设∠BAC＝∠CAD＝θ， 则0＜θ＜，∠BCA＝－θ， 在△ABC中，由正弦定理得＝， 即＝，所以AC＝， 在△ACD中，＝， 即＝，所以AC＝， 所以＝，解得2sin θ＝cos θ， 又0＜θ＜，所以sin θ＝， 所以AC＝＝2. 若选择②，S△ABC＝·AB·BC· sin∠ABC＝·2·BC·sin ＝2， 所以BC＝2， 由余弦定理可得 AC2＝AB2＋BC2－2AB·BC· cos∠ABC＝4＋8－2×2×2×＝20， 所以AC＝＝2. 19.解　(1)f(x)＝2cos2 －cos－1＝cos x＋sin x＝2sin， 因为ω＝1，T＝，所以T＝2π. (2)∵f(A)＝2sin＝2，0＜A＜π， ∴A＝， ∵b＝2，∴△ABC的面积S＝bcsin A＝×2c×＝3，∴c＝6. 由余弦定理得cos A＝，又a＞0，∴a＝2. 设△ABC的外接圆半径为R， 则由正弦定理得2R＝＝＝， 故R＝，从而S＝πR2＝. 20．解　(1)选择条件①：由＋＋1＝及正弦定理， 得＋＋1＝， 即a2＋b2－c2＝－ab，由余弦定理得cos C＝＝＝－， 因为0<C<π，所以C＝. 选择条件②：由(a＋2b)cos C＋ccos A＝0及正弦定理， 得(sin A＋2sin B)cos C＋sin Ccos A＝0， 即sin Acos C＋cos Asin C ＝－2sin Bcos C. 即sin(A＋C)＝－2sin Bcos C. 在△ABC中，A＋B＋C＝π， 所以sin(A＋C)＝sin(π－B)＝sin B， 即sin B＝－2cos Csin B， 因为0<B<π，所以sin B≠0， 所以cos C＝－， 因为0<C<π，所以C＝. 选择条件③：由asin ＝csin A及正弦定理， 得sin Asin ＝sin Csin A， 因为0<A<π，所以sin A≠0， 所以sin ＝sin C. 在△ABC中，A＋B＋C＝π， 则sin ＝cos ， 故cos ＝2sin cos . 因为0<C<π，所以cos ≠0， 则sin ＝，故C＝. (2)因为∠ADC＋∠BDC＝π， 所以＋＝0， 整理得2CD2＝a2＋b2－8， 在△ABC中，由余弦定理得42＝a2＋b2－2abcos ＝a2＋b2＋ab. 因为ab≤，当且仅当a＝b时取等号， 所以16＝a2＋b2＋ab≤a2＋b2＋ (a2＋b2)＝(a2＋b2)， 即a2＋b2≥， 所以2CD2＝a2＋b2－8≥－8＝，即CD≥， 即CD长度的最小值为. 21．解　(1)由sin Asin Bsin C＝(sin2A＋sin2B－sin2C)及正弦定理， 得absin C＝(a2＋b2－c2)， 又由余弦定理得 absin C＝abcos C. 所以tan C＝，C为锐角， 则C＝， 所以sin C＝. (2)由2R＝＝得R＝1. 所以△ABC的周长为 a＋b＋c＝2R(sin A＋sin B)＋ ＝2(sin A＋sin B)＋ ＝2sin A＋2sin B＋ ＝2sin A＋2sin＋ ＝3sin A＋cos A＋ ＝2sin＋， 因为A∈，－A∈， 所以A∈， A＋∈， 所以2sin＋∈(3＋，3]， 即a＋b＋c∈(3＋，3]． 所以△ABC周长的取值范围为(3＋，3]． 优化提升 22．A 23．B 24.A 25．ABD 26. 27．3 28.　4 29.10 000＋25 000 30.解　(1)在△OBC中，BC＝4(－1)， OB＝OC＝4， 所以由余弦定理得 cos∠BOC＝＝， 所以∠BOC＝， 于是的长为×4＝. (2)设∠AOC＝θ，θ∈， 则∠BOC＝－θ， S四边形OACB＝S△AOC＋S△BOC ＝×4×4sin θ＋×4×4·sin ＝24sin θ＋8cos θ＝16sin. 由于θ∈，所以θ＋∈， 当θ＝时，四边形OACB的面积取得最大值16. 学科网（北京）股份有限公司 $$